KR20130100890A - Thermally compensating lens for high power lasers - Google Patents

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KR20130100890A
KR20130100890A KR1020127029397A KR20127029397A KR20130100890A KR 20130100890 A KR20130100890 A KR 20130100890A KR 1020127029397 A KR1020127029397 A KR 1020127029397A KR 20127029397 A KR20127029397 A KR 20127029397A KR 20130100890 A KR20130100890 A KR 20130100890A
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마이클 제이 스캑스
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마이클 제이 스캑스
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Abstract

고 전력 레이저들을 위한 광학 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법은 고 전력 레이저 빔을 시준하기 위해 용융 실리카 렌즈를 제공하고, 그 렌즈를 레이저 빔과 시준 관계로 위치시키는 단계를 포함한다. 초점 렌즈 어셈블리는 시준된 레이저 빔을 포커싱하도록 제공되고, 시준된 레이저 빔과 포커싱 관계로 위치된다. 용융 실리카 렌즈의 굴절률에 있어서 열에 의해 유도된 변경을 상쇄시키기 위해 음의 dn/dT 를 갖는 적어도 하나의 렌즈가 시준 렌즈 어셈블리의 일부 및 초점 렌즈 어셈블리의 일부로서 포함된다. 음의 dn/dT 를 갖는 렌즈가 음의 dn/dT 를 갖는 글래스들의 그룹으로부터 선택된다. 렌즈들의 전력은 상기 광학 시스템이 넓은 온도 범위에 거쳐 초점을 유지하도록 상쇄되는 음의 dn/dT 렌즈와 밸런싱된다.A method of thermally compensating lenses in an optical system for high power lasers includes providing a fused silica lens to collimate a high power laser beam and positioning the lens in a collimated relationship with the laser beam. The focus lens assembly is provided to focus the collimated laser beam and is positioned in focusing relationship with the collimated laser beam. At least one lens with negative dn / dT is included as part of the collimating lens assembly and part of the focus lens assembly to counteract the thermally induced change in refractive index of the fused silica lens. A lens with negative dn / dT is selected from the group of glasses with negative dn / dT. The power of the lenses is balanced with a negative dn / dT lens that is offset so that the optical system maintains focus over a wide temperature range.

Description

고 전력 레이저들을 위한 열 보상 렌즈{THERMALLY COMPENSATING LENS FOR HIGH POWER LASERS} Thermal Compensation Lens for High Power Lasers {THERMALLY COMPENSATING LENS FOR HIGH POWER LASERS}

관련 출원들의 상호 참조Cross reference of related applications

본 출원은 2010 년 4 월 8 일에 출원된 "고 전력 레이저들을 위한 열 보상 렌즈" 라는 명칭의 현재 계류중인 미국 특허 가출원 제 12/756,642 호를 우선권 주장하며, 상기 가출원은 본 명세서에서 참조로서 통합된다.This application claims priority to currently pending US Patent Provisional Application No. 12 / 756,642, filed April 8, 2010, entitled “Thermal Compensation Lens for High Power Lasers,” which is incorporated herein by reference. do.

본 발명의 기술 분야The technical field of the present invention

본 발명은 일반적으로 레이저 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 고 전력 레이저들을 위한 렌즈에 관한 것이다.The present invention relates generally to laser technology. More specifically, the present invention relates to a lens for high power lasers.

하나 이상의 고품질 용융 실리카 렌즈들은 1 킬로와트 (1㎾) 를 초과하는 고 전력 파이버 레이저들을 포커싱하는데 이용된다. 더욱 상세하게는, 적어도 하나의 고품질 용융 실리카 렌즈는 파이버 레이저로부터 방사된 레이저 광을 시준 (collimate) 하는데 이용되며, 여기서 파이버는 직경이 50 마이크론부터 300 마이크론까지이다. 광이 시준된 후에, 광은 컷팅, 드릴링, 스크라이빙, 마킹 또는 용접될 표면상에 광을 포커싱하는 하나 이상의 고품질 용융 실리카 렌즈들로 이루어진 초점 렌즈 어셈블리로 향한다.One or more high quality fused silica lenses are used to focus high power fiber lasers in excess of 1 kilowatt (1 microwatt). More specifically, at least one high quality fused silica lens is used to collimate the laser light emitted from the fiber laser, wherein the fiber is from 50 microns to 300 microns in diameter. After the light is collimated, the light is directed to a focus lens assembly consisting of one or more high quality fused silica lenses that focus the light on the surface to be cut, drilled, scribed, marked or welded.

용융 실리카 렌즈 물질은 고 투과성이고, 일부 방사는 그 렌즈 내에서 흡수되거나 산란되어 렌즈가 가열되게 한다. 모든 광학 글래스 물질들은 그들이 가열될 때 렌즈의 포커스 특징들을 변경시키는 특정 열 속성들을 갖는다. 특히, 열 팽창 계수 α 및 온도의 함수에 따른 굴절률 (n) 의 변경값 (dn/dT) 은 렌즈의 전력을 변경시킨다. 렌즈의 전력은 상기 2 가지 속성들에 의해 영향받으며, 렌즈의 열 전력이라 지칭된다:The fused silica lens material is highly permeable and some radiation is absorbed or scattered within the lens causing the lens to heat up. All optical glass materials have specific thermal properties that change the focus characteristics of the lens when they are heated. In particular, the change value dn / dT of the refractive index n as a function of the coefficient of thermal expansion α and the temperature changes the power of the lens. The power of the lens is affected by the two properties, referred to as the thermal power of the lens:

Figure pct00001
Figure pct00001

그러므로, 렌즈의 전력은 하기의 식에 의해 온도의 함수에 따라 변경된다:Therefore, the power of the lens is changed as a function of temperature by the following equation:

Figure pct00002
Figure pct00002

상기 Φ 는 렌즈의 전력이다. 그 후에, 전력의 변화값은 렌즈의 원래 전력과 렌즈의 열 전력 ΨP 을 곱한 값이다.Φ is the power of the lens. Thereafter, the change in power is the product of the original power of the lens and the thermal power Ψ P of the lens.

Figure pct00003
Figure pct00003

용융 실리카는 매우 낮은 열팽창 계수, 전자기 스펙트럼의 자외선부터 적외선 근처까지의 파장들에 걸쳐 매우 높은 전송율 및 낮은 산란 품질들을 갖는다. 이는 현재 가장 비용 효율적인 작업용 글래스이다. 그러나, 앞의 식들에 의해 나타난 바와 같이, 모든 다른 광학 글래스들과 함께, 글래스의 온도가 증가함에 따라 초점 전력 변경들에 민감하다. 열로 인한 초점 전력 변경들의 문제점은 20㎾ 를 초과하는 평균 전력을 갖는 종래의 파이버 레이저들에 있어 문제가 되었다.Fused silica has a very low coefficient of thermal expansion, very high transmission and low scattering qualities over wavelengths from ultraviolet to near infrared in the electromagnetic spectrum. This is the most cost-effective working glass at present. However, as indicated by the preceding equations, with all other optical glasses, it is sensitive to focal power changes as the temperature of the glass increases. The problem of focal power changes due to heat has become a problem for conventional fiber lasers with average powers in excess of 20 kW.

용융 실리카에 대한 열팽창 계수 (CTE) 는 약 0.5×10-6/°K 이고, 10×10-6/°K 까지의 dn/dT 를 갖는다. 200㎜ 의 공칭 초점 거리를 갖는 용융 실리카 렌즈는 100℃ 온도 증가에 대하여 350 마이크론 이상의 포커스의 변경을 갖는다. 이는, 이러한 긴 초점 거리 렌즈에 대하여 엄청난 양은 아니지만, 파이버에 대한 시준장치 (collimator) 로서 이용될 경우에 광이 파이버로부터 시준되는 방식에 상당한 영향을 미친다.The coefficient of thermal expansion (CTE) for fused silica is about 0.5 × 10 −6 / ° K and has dn / dT up to 10 × 10 −6 / ° K. Fused silica lenses with a nominal focal length of 200 mm have a change of focus of 350 microns or more for a 100 ° C. temperature increase. This is not a tremendous amount for this long focal length lens, but when used as a collimator for the fiber, it has a significant effect on how light is collimated from the fiber.

Abt et al 에 의해 기재된 논문, Focusing High - Power , Single Mode Laser Beams, Photonics Spectra Magazine, May 2008 은 이러한 문제점에 대하여 논의하며, 다양한 용융 실리카 렌즈와 gradium 지수 글래스들을 이용하여 레이저 전력의 100 와트 내지 900 와트 전력 범위를 통해 1 과 2 ㎜ 사이의 포커스 쉬프트들을 보여준다. Steele et at 는 the Department of Energy 에 의해 공개된 논문, Spot Size and Effective Focal Length Measurements for a Fast Axial Flow CO2 Laser 에서 CO2 레이저와 유사한 작용을 설명한다. 윈도우 물질들에서 열 렌즈는 Klein 에 의해 Materials for High - Energy Laser Windows : How thermal Lensing and Thermal Stress Control Performance, SPIE Proceedings Vol. 6666, 66660Z1 (2007) 에서 추가로 논의된다.Paper written by Abt et al, Focusing High - Power , Single Mode Laser Beams , Photonics Spectra Magazine, May 2008 discuss this problem and show focus shifts between 1 and 2 mm over a 100 watt to 900 watt power range of laser power using various fused silica lenses and gradium index glasses. . Steele et at is a paper published by the Department of Energy, Spot Size and Effective Focal Length Measurements for a fast Axial Flow In the CO2 Laser describes a similar action and CO2 laser. Thermal Lenses in Window Materials by Klein for High - Energy Laser Windows : how thermal Lensing and Thermal Stress Control Performance , SPIE Proceedings Vol. 6666, 66660Z1 (2007).

광학 시스템의 열 렌즈를 처리하기 위한 종래의 방법은 시스템을 3 또는 4 분 동안 열적으로 안정화시킨 후에 시준 광학기기들 및 포커싱 광학기기의 포커스를 재조정하는 것이었다. 이는 매우 바람직하지 않으며, 생산 환경에서 비용이 드는 지연을 발생한다.Conventional methods for handling thermal lenses in optical systems have been to refocus the collimating optics and focusing optics after thermally stabilizing the system for 3 or 4 minutes. This is not very desirable and incurs costly delays in production environments.

미국 특허 제 5,128,953 호는 초점 렌즈들과 잔해 차폐물 (debris shield) 사이에 작은 갭을 배치시킴으로써 렌즈의 냉각을 돕는 방법을 개시한다. 이러한 방법은 저전력 레이저들에 유용하다. 고 전력 레이저가 회피되어야 하는 추가의 광학기기들을 부가하지 않으면 고 전력 파이버 레이저들의 시준 문제들은 해결되지 않는다. 종래 기술은 광학 성능을 개선하지 않고, 다중 엘리먼트 렌즈가 요구될 경우 냉각 가스를 제공하는 수단을 제공하지 않고 추가의 윈도우, 즉 추가의 광학기기를 요구한다.US Pat. No. 5,128,953 discloses a method that assists in cooling the lens by placing a small gap between the focal lenses and the debris shield. This method is useful for low power lasers. The collimation problems of high power fiber lasers are not solved unless the high power laser adds additional optics that should be avoided. The prior art requires additional windows, i.e. additional optics, without improving optical performance and without providing a means for providing cooling gas when a multi-element lens is required.

유럽 특허 출원 EP 1 791 229 A1 은 ZnSe 에서 응력 복굴절 및 방사상 편광을 이용하여 열 렌즈를 감소시키는 방법을 개시한다. 이러한 접근법은 유용성이 매우 제한되고, 편광되지 않은 고 전력 파이버 레이저들에 실현가능하지 않다.European patent application EP 1 791 229 A1 discloses a method of reducing thermal lenses using stress birefringence and radial polarization in ZnSe. This approach has very limited utility and is not feasible for non-polarized high power fiber lasers.

비-열활성화 (athermalization) 는 중적외선 광학 시스템들에 공통적으로 적용되지만 특히 고 전력 레이저들에는 적용되지 않는다. 이러한 시스템들은 적외선 내에서 넓은 스펙트럼에 걸쳐 열 변경들을 보상하도록 구성된다. 비-열활성화는 Smith 에 의해 Modern Optical Engineering, McGraw Hill 2000 및 Practical Optical System Layout and Use of Stock Lenses, McGraw Hill, 1997 에서, 및 Fishcer et al 에 의해 Optical System Design, McGraw Hill, 2008 에서 논의된다. 이러한 문서는 3 개의 연립 방정식을 푸는 것에 의해 무색화 및 비-열활성화하는 것을 교시한다:Non-athermalization is commonly applied to mid-infrared optical systems but not particularly to high power lasers. Such systems are configured to compensate for thermal changes over a broad spectrum in the infrared. Non-thermal activation is modern by Smith Optical Engineering , McGraw Hill 2000 and Practical Optical System Layout and Use of Stock Optical Lenses , McGraw Hill, 1997, and by Fishcer et al. System Design , McGraw Hill, 2008. This document teaches achromatizing and non-thermal activation by solving three simultaneous equations:

Figure pct00004
Figure pct00004

상기 Φ 는 렌즈 시스템의 전력이고, Φa 및 Φb 는 개별 렌즈 엘리먼트들의 전력들이며; φa 및 φb 는 각각의 엘리먼트의 색 전력들이고, Ψa 및 Ψb 는 렌즈들의 열 전력들이다. 렌즈의 색 전력은 아베 (abbe) 값 v 의 역이다.Φ is the power of the lens system, Φ a and Φ b are the powers of the individual lens elements; φ a and φ b are the color powers of each element, and Ψ a and Ψ b are the thermal powers of the lenses. The color power of the lens is the inverse of the abbe value v.

본 발명이 형성된 시점에 전체적으로 고려된 종래 기술과 관련하여, 종래 기술의 제한들이 극복될 수 있는 방식은 당업자에게 명백하지 않을 것이다.With respect to the prior art considered entirely at the time the invention is formed, it will not be apparent to those skilled in the art how the limitations of the prior art can be overcome.

오랫동안, 그러나 지금까지, 고 전력 레이저들을 위한 시준 수단에 대하여 실현되지 않았던 요구는, 지금부터 신규하고, 유용하며, 명백하지 않은 발명에 의해 충족된다.Long, but not so far, demands that have not been realized for the collimation means for high power lasers are now met by the novel, useful and unclear invention.

본 발명의 구성은 2 이상의 광학 엘리먼트들로 이루어진 열 보상 렌즈 어셈블리를 포함하며, 여기서 제 1 엘리먼트는 시스템의 전체 전력을 변경시키지 않기 위해 제 2 엘리먼트의 열 전력을 보상한다. 본 발명의 시스템에서, 추가의 광학기기들은 렌즈 시스템의 광학 성능을 개선시키고, 냉각 가스를 제공하는 수단을 제공한다.The configuration of the present invention includes a thermal compensation lens assembly consisting of two or more optical elements, wherein the first element compensates for the thermal power of the second element in order not to change the overall power of the system. In the system of the present invention, further optics provide means for improving the optical performance of the lens system and for providing a cooling gas.

본 발명은 용융 실리카의 열적 장점들을 이용하고, 음의 dn/dT 를 갖는 제 2 물질에 따른 굴절률에서의 변경을 상쇄시킴으로써 종래의 기술을 개선시킨다. 대부분의 글래스들은 물질의 온도가 증가함에 따라 굴절률에서 양의 변화를 경험하지만, CaF2, BaF2, LiF2, NaCl, KCl 과 같은 일부 글래스들은 음의 dn/dT 를 갖는다. 다른 글래스들은 음의 dn/dT 를 가지며, 본 발명은 예시를 위해 여기에 열거된 글래스들에 제한되는 것은 아니다. 상쇄되는 dn/dT 를 갖는 시스템에서 렌즈들의 전력을 밸런싱함으로써, 광학 시스템은 넓은 온도 범위에 걸쳐 그 포커스를 유지한다. The present invention takes advantage of the thermal advantages of fused silica and improves the prior art by offsetting the change in refractive index according to the second material with negative dn / dT. Most glasses experience a positive change in refractive index as the material's temperature increases, but some glasses, such as CaF2, BaF2, LiF2, NaCl, KCl, have a negative dn / dT. Other glasses have a negative dn / dT, and the invention is not limited to the glasses listed herein for illustration. By balancing the power of the lenses in a system with offset dn / dT, the optical system maintains its focus over a wide temperature range.

전술된 것과 같이, 2 렌즈 시스템의 전력은 하기와 같이 제공되며:As mentioned above, the power of the two lens system is provided as follows:

Figure pct00005
Figure pct00005

상기 Φa 는 제 1 엘리먼트의 전력이고, Φb 는 제 2 엘리먼트의 전력이다. 렌즈 시스템이 온도 변경될 경우, 그 전력은 하기와 같이 변경된다: Φ a is the power of the first element and Φ b is the power of the second element. When the lens system changes temperature, its power is changed as follows:

Figure pct00006
Figure pct00006

상기 식은 각각의 엘리먼트의 전력과 그 열 전력 Ψ 을 곱한 값들의 합이다. 포커스의 제로 쉬프트를 획득하기 위해, 2 개의 렌즈의 전력들은 하기와 같이 밸런싱되어야 한다:The equation is the sum of the power of each element multiplied by its thermal power Ψ. In order to achieve zero shift of focus, the powers of the two lenses must be balanced as follows:

Figure pct00007
Figure pct00007

레이저는 단색 광원이며, 따라서 렌즈의 색 전력에 무관하며, 상기 식들은 모두 레이저 초점 렌즈를 비-열활성화하는데 요구된다. 이상적인 상황은 각 글래스의 팽창 계수 α가 동일하고, 제 1 물질의 dn/dT 가 제 2 물질의 정확한 음의 값인 경우이다. 이러한 이상은 실현불가능하지만, α 및 dn/dT 에서의 오프셋들은 각각의 ΨΦ 의 더 정확한 절대 값들을 달성하기 위해 엘리먼트들의 두께 및 곡률들을 변경시킴으로써 보상된다.The laser is a monochromatic light source and therefore is independent of the color power of the lens, all of which are required to non-thermally activate the laser focus lens. An ideal situation is where the expansion coefficient α of each glass is the same and the dn / dT of the first material is the exact negative value of the second material. This anomaly is not feasible, but the offsets in α and dn / dT are compensated by changing the thickness and curvature of the elements to achieve more accurate absolute values of each ΦΦ.

본 발명의 주요 목적은 주변 온도와 열적으로 안정화된 온도 사이에서 온도가 변화할 때 시스템의 레일리 거리 (초점 심도) 내에서 일정한 초점 위치를 유지하는 것이다. The main object of the present invention is to maintain a constant focal position within the Rayleigh distance (focal depth) of the system when the temperature changes between ambient temperature and thermally stabilized temperature.

다른 목적은 레이저 전력이 증가될 때 흡수되는 열을 분산시키기 위해 광학 엘리먼트들에 대한 열적 관리를 제공하는 것이다.Another object is to provide thermal management for the optical elements to dissipate the heat absorbed when the laser power is increased.

본 발명의 이러한 다른 중요한 목적들, 장점들 및 특징들은 본 설명이 계속됨에 따라 명확해질 것이다. These other important objects, advantages and features of the present invention will become apparent as the description proceeds.

따라서, 본 발명은 하기의 설명에서 예시될 구성의 특징들, 엘리먼트들의 결합 및 부품들의 배치를 포함하며, 본 발명의 범위는 청구항들에 나타날 것이다.Thus, the present invention includes the features of the constructions, combinations of elements and arrangement of parts to be illustrated in the following description, the scope of the invention will appear in the claims.

본 발명의 특징과 목적들의 더 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면들과 관련하여 하기의 상세한 설명이 참조될 것이다:
도 1 은 파이버의 출력으로부터 방사되고 일 표면 상에 다시 포커싱되는, 종래기술의 고 전력 파이버 레이저 광을 도시한다.
도 2 는 다중-열 구성을 갖는 도 1 의 렌즈들을 도시한다.
도 3 은 도 2 의 포커스의 확대도이다.
도 4 는 고 전력 파이버 레이저를 위한 종래의 파이버 시준장치를 도시한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 시준 렌즈 더블릿의 스폿 다이어그램이다.
도 6 은 본 발명이 고 전력 파이버 레이저를 위한 파이버 시준장치로서 구성되는 것을 도시한다.
도 7 은 도 6 에 도시된 시준장치에 대한 스폿 다이어그램이다.
도 8 은 고 전력 파이버 레이저를 위한 초점 대물렌즈로서 구성된 본 발명을 도시한다.
도 9 는 도 8 에 도시된 초점 대물렌즈에 대한 스폿 다이어그램이다.
도 10 은 도 8 에 도시된 대물렌즈의 광선 추적의 확대도이다.
도 11 은 최소 초점 쉬프트 변이를 위해 열적으로 최적화된 용융 실리카 및 CaF2 더블릿의 스폿 다이어그램이다
도 12 는 렌즈 고정 장치의 단면도이다.
도 13 은 도 12 에서 라인 13-13 을 따라 취득된 단면도이다.
도 14 는 도 12 에서 라인 14-14 을 따라 취득된 단면도이다.
For a more complete understanding of the features and objects of the present invention, reference will be made to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings:
1 shows a high power fiber laser light of the prior art, radiated from the output of a fiber and focused again on one surface.
2 shows the lenses of FIG. 1 with a multi-column configuration.
3 is an enlarged view of the focus of FIG. 2.
4 shows a conventional fiber collimator for a high power fiber laser.
FIG. 5 is a spot diagram of the collimation lens doublet shown in FIG. 4.
6 shows that the present invention is configured as a fiber collimator for a high power fiber laser.
FIG. 7 is a spot diagram for the collimation device shown in FIG. 6.
8 shows the invention configured as a focal objective for a high power fiber laser.
FIG. 9 is a spot diagram for the focal objective lens shown in FIG. 8. FIG.
FIG. 10 is an enlarged view of ray tracing of the objective lens shown in FIG. 8.
FIG. 11 is a spot diagram of fused silica and CaF2 doublets thermally optimized for minimum focal shift shift
12 is a cross-sectional view of the lens fixing device.
FIG. 13 is a cross-sectional view taken along lines 13-13 in FIG. 12.
14 is a cross-sectional view taken along lines 14-14 in FIG. 12.

도 1 은 그 전체가 도면 부호 10 에 의해 표시되는 종래의 렌즈 배열의 도식적인 표현이다.1 is a schematic representation of a conventional lens arrangement, the whole of which is represented by reference numeral 10.

특히, 도 1 은 파이버 (12) 의 출력으로부터 방사된 고 전력 파이버 레이저를 도시한다. 렌즈 (14) 는 광 (16) 을 시준하고, 렌즈 (18) 는 그 광을 초점 (20) 으로 다시 포커싱하며, 이러한 초점 (20) 은 컷팅, 드릴링, 스크라이빙, 마킹, 용접 또는 처리될 물질의 표면상에 형성된다. 양자의 렌즈들은 고품질 용융 실리카로 제조된다.In particular, FIG. 1 shows a high power fiber laser emitted from the output of fiber 12. Lens 14 collimates light 16, lens 18 focuses the light back to focus 20, which focus 20 can be cut, drilled, scribed, marked, welded or processed. Is formed on the surface of the material. Both lenses are made of high quality fused silica.

도 2 는 도 1 의 렌즈들을 도시하지만 다중-열 구성이 설정되며, 여기서 렌즈들 (14 및 18) 은 각각 주변 온도가 25℃ 이고, 다음에 각각 50℃, 75℃ 및 125℃ 로 증가한다. 포커스 (20) 는 온도 증가로 인해 상기 렌즈 쪽으로 쉬프트한다. 각각의 구성은 온도가 증가될 때 포커스의 변경을 보여주기 위해 2 밀리미터 (2㎜) 의 오프셋으로 오버레이된다.FIG. 2 shows the lenses of FIG. 1 but a multi-row configuration is set up, where lenses 14 and 18 have an ambient temperature of 25 ° C., respectively, and then increase to 50 ° C., 75 ° C. and 125 ° C., respectively. Focus 20 shifts towards the lens due to an increase in temperature. Each configuration is overlaid with an offset of 2 millimeters (2 mm) to show a change in focus as the temperature is increased.

도 3 은 도 2 의 포커스의 확대도이다. 도 3 의 상부에서의 주변 환경으로부터 도 3 의 하부에서의 최고 온도로의 포커스 쉬프트는 0.644㎜ 이다.3 is an enlarged view of the focus of FIG. 2. The focus shift from the ambient environment at the top of FIG. 3 to the highest temperature at the bottom of FIG. 3 is 0.644 mm.

도 4 는 고 전력 파이버 레이저 (22) 에 대한 종래의 파이버 시준장치를 도시한다. 평면 볼록 렌즈 (24a) 와 양면 볼록 렌즈 (24b) 를 포함하는 용융 실리카 더블릿 (24) 은 최소 파면 에러로 적절한 시준 레벨을 생성한다.4 shows a conventional fiber collimator for a high power fiber laser 22. The fused silica doublet 24 comprising the planar convex lens 24a and the double-sided convex lens 24b produces an appropriate collimation level with minimum wavefront error.

도 5 는 도 4 에 도시된 시준 렌즈 더블릿 (24) 의 스폿 다이어그램이다. 이러한 렌즈 시스템에 대한 에어리 디스크 반경 (회절 제한 발산) 은 0.074 mradian 이다. 온도 값들이 이전 50℃ 에서 증가하면, 광선들은 회절 제한을 넘어서 발산하기 시작하며, 광선들의 가장 바깥쪽 세트들은 125℃ 에서 0.161 mradian 으로 확장한다.FIG. 5 is a spot diagram of the collimating lens doublet 24 shown in FIG. 4. The airy disc radius (diffraction limit divergence) for this lens system is 0.074 mradian. As the temperature values increase from the previous 50 ° C, the rays begin to diverge beyond the diffraction limit, and the outermost sets of rays extend to 0.161 mradian at 125 ° C.

도 6 은 본 발명이 고 전력 파이버 레이저를 위한 파이버 시준장치로서 구성되는 것을 도시한다. 제 1 렌즈 (26) 는 용융 실리카 렌즈이고, 제 2 렌즈 (28) 는 Schott N-PSK53A 로 만들어진다.6 shows that the present invention is configured as a fiber collimator for a high power fiber laser. The first lens 26 is a fused silica lens, and the second lens 28 is made of Schott N-PSK53A.

도 7 은 도 6 에 도시된 신규한 시준장치에 대한 스폿 다어그램이다. 더 높은 온도에서 시스템의 발산은 0.083 mradian 으로 감소되며, 이는 0.0701 mradian 의 회절 제한에 매우 가깝다.FIG. 7 is a spot diagram for the novel collimation device shown in FIG. 6. At higher temperatures the divergence of the system is reduced to 0.083 mradian, which is very close to the diffraction limit of 0.0701 mradian.

도 8 은 고 전력 파이버 레이저를 위한 초점 대물렌즈로서 본 발명을 도시한다. 제 1 렌즈 (30) 는 용융 실리카 렌즈이고, 제 2 렌즈 (32) 는 Schott N-PSK53A 로 만들어진다.8 shows the invention as a focal objective for a high power fiber laser. The first lens 30 is a fused silica lens, and the second lens 32 is made of Schott N-PSK53A.

도 9 는 도 8 에 도시된 초점 대물렌즈에 대한 스폿 다이어그램이다. rms 스폿 반경은 2.129 마이크론이고, 지오메트릭 반경은 3.936 마이크론이며, 이는 8.737 마이크론의 회절 제한치 미만이다.FIG. 9 is a spot diagram for the focal objective lens shown in FIG. 8. FIG. The rms spot radius is 2.129 microns and the geometric radius is 3.936 microns, which is below the diffraction limit of 8.737 microns.

도 10 은 도 8 에 도시된 대물렌즈의 광선 추적의 확대도이며, 렌즈 시스템의 온도가 각각 상위부터 하위까지 25℃, 50℃, 75℃ 및 125℃ 의 범위에 걸쳐 증가할 때 초점 위치 (20) 에 어떤 구별가능한 차이도 없음을 보여준다. FIG. 10 is an enlarged view of the ray tracing of the objective lens shown in FIG. 8, when the temperature of the lens system increases over a range of 25 ° C., 50 ° C., 75 ° C. and 125 ° C. from top to bottom, respectively, FIG. ) Shows no discernible difference.

도 11 은 최소 초점 쉬프트 변화에 대해 열적으로 최적화된 용융 실리카 및 CaF2 더블릿의 스폿 다이어그램이다.FIG. 11 is a spot diagram of fused silica and CaF2 doublets thermally optimized for minimum focus shift variations. FIG.

렌즈 고정 장치 (40) 의 단면도가 도 12 에 제공된다. 장치 (40) 는 도 13 에 도시된 것과 같이 환형 기준 엔드 캡 (44) 과 협력하여 그 사이에 환형 메인 하우징 (46) 을 고정시키는 환형 압축 엔드 캡 (42) 을 포함한다. 렌즈들 (30, 32) 은 도시된 것과 같은 메인 하우징 (46) 안쪽에 방사형으로 위치된 환형 인바 (invar) 분리기 (48) 에 의해 그 각각의 주변 에지들에서 분리된다. 환형 리테이닝 링 (50) 은 종합하여 52 로 표시된 복수의 둘레가 이격된 웨이브 스프링 시트들과 협력하여 그들 사이에 환형 웨이브 스프링 (54) 을 고정시킨다. 웨이브 스프링 (54) 은 약 65 파운드 (65 lbs) 이다.12 is a cross-sectional view of the lens fixing device 40. The device 40 includes an annular compression end cap 42 that cooperates with the annular reference end cap 44 to secure the annular main housing 46 therebetween, as shown in FIG. 13. The lenses 30, 32 are separated at their respective peripheral edges by an annular invar separator 48 radially located inside the main housing 46 as shown. The annular retaining ring 50 cooperates with a plurality of circumferentially spaced wave spring sheets, denoted 52, to fix the annular wave spring 54 therebetween. Wave spring 54 is about 65 pounds (65 lbs).

렌즈들은 도 13 에 도시된 것과 같이 4 개의 커플링들 (56) 과 유체 전달하는 개별 회로들에 의해 냉각된다. 도 12 및 도 14 에 도시된 인트라 렌즈 가스 기기 (58) 는 공기 (0.024 W/m℃) 보다 거의 6 배 큰 0.142 W/m℃ 의 열 전도성을 갖는 원격 가스 소스, 바람직하게는 헬륨으로부터 유체 전달을 제공하며, 따라서 렌즈들로부터 떨어진 열을 렌즈들 (30, 32) 사이의 공간으로 더 양호하게 전도할 수 있다. 포트 (60) 는 가스용 통풍구를 제공한다. 헬륨이 이용될 경우, 헬륨은 재활용될 수 있고, 공기가 이용될 경우, 공기는 렌즈 어셈블리로부터 멀어지도록 운반될 수 있다. 임의의 경우에, 냉각 가스는 렌즈를 오염시킬 수 있는 잔여물들 또는 입자들에서 자유로워야 한다.The lenses are cooled by separate circuits in fluid communication with the four couplings 56 as shown in FIG. 13. The intra-lens gas appliance 58 shown in FIGS. 12 and 14 delivers fluid from a remote gas source, preferably helium, having a thermal conductivity of 0.142 W / m ° C., which is nearly six times greater than air (0.024 W / m ° C.). It is thus possible to better conduct heat away from the lenses into the space between the lenses 30, 32. Port 60 provides a vent for the gas. If helium is used, helium may be recycled, and if air is used, the air may be transported away from the lens assembly. In any case, the cooling gas should be free of residues or particles that may contaminate the lens.

커플링들 (56 및 58) 은 수냉식 입력 및 출력 포트들이다. 각각의 렌즈들은 자신의 냉각 소스를 가지며, 렌즈 어셈블리의 온도를 조정하는 것을 돕기 위해 물이 순환되어야 한다. 수십 킬로와트의 레이저는 렌즈 표면에서 흡수된 광과 다시 반사된 광 양자로부터 어셈블리 상에 엄청난 양의 열을 발생한다. 예를 들면, 2 엘리먼트 광학기기에 대하여 표면당 0.5 퍼센트 (0.5%) 의 손실이 발생할 경우에, 이는 2 퍼센트 (2%) 손실을 나타내며, 10 킬로와트 (10㎾) 의 2 퍼센트 (2%) 는 200 와트 (200W) 이다. 즉, 상당한 양의 전력이 낭비된다.Couplings 56 and 58 are water cooled input and output ports. Each lens has its own cooling source, and water must be circulated to help adjust the temperature of the lens assembly. Tens of kilowatts of lasers generate enormous amounts of heat on the assembly from both absorbed and back reflected light at the lens surface. For example, if a loss of 0.5 percent (0.5%) per surface occurs for two element optics, this represents a 2 percent (2%) loss, and 2 percent (2%) of 10 kilowatts (10 ms) 200 watts (200W). That is, a significant amount of power is wasted.

모든 실시형태들에서, 다중-엘리먼트 렌즈를 형성하는 엘리먼트들 중 적어도 하나는 음의 dn/dT 값을 가지고, 적어도 하나의 다른 렌즈는 양의 dn/dT 값을 갖는다.In all embodiments, at least one of the elements forming the multi-element lens has a negative dn / dT value and at least one other lens has a positive dn / dT value.

용융 실리카 엘리먼트 및 N-PSK53A 엘리먼트가 바람직한 실시형태에서 채용된다. N-PSK53A 글래스는 성형가능한 글래스이다. 성형성은 구면 수차 (spherical aberration) 를 감소시키는 것을 돕는 비구면 표면을 제작하는데 있어 유리하다. N-PSK53A 는 이용되는 레이저 전력 레벨을 제한할 수 있으며, 이는 용융 실리카와 비교할 때 2 배 이상의 연화점을 가지기 때문이다.Fused silica elements and N-PSK53A elements are employed in preferred embodiments. N-PSK53A glass is a moldable glass. Formability is advantageous for fabricating aspherical surfaces that help to reduce spherical aberrations. N-PSK53A can limit the laser power level used, as it has a softening point more than twice that of fused silica.

제 2 실시형태는 CaF2 엘리먼트 및 용융 실리카 엘리먼트를 포함한다. CaF2 및 용융 실리카 양자는 UV 부터 근적외선까지 범위의 고 전력 레이저들을 위한 양호한 물질들이다. 본 발명은 이러한 2 가지 물질들에만 한정되는 것은 아니다. 하기의 표는 음의 dn/dT 값들 및 대응하는 α 값들을 갖는 유용한 글래스들을 보여준다:The second embodiment includes a CaF 2 element and a fused silica element. Both CaF 2 and fused silica are good materials for high power lasers ranging from UV to near infrared. The present invention is not limited to these two materials. The following table shows useful glasses with negative dn / dT values and corresponding α values:

Figure pct00008
Figure pct00008

통상적으로 고 전력 레이저들을 위해 이용되는 글래스들 및 그들의 대응하는 dn/dT 및 α 값들은 하기의 사항을 포함한다:Glasses typically used for high power lasers and their corresponding dn / dT and α values include the following:

Figure pct00009
Figure pct00009

표들은 dn/dT 와 비교할만한 CTE들의 완벽한 매치를 획득할 수 없는 것을 보여준다. 렌즈 엘리먼트들의 두께 및 대응하는 곡률은 고 전력 레이저 광학기기의 최적의 비-열활성화를 위해 최적화될 수 있는 변수들이다. 이는 렌즈 시스템에 대한 공칭 레일리 거리 값에서 초점 쉬프트를 유지하기 위한 간격, 렌즈두께 및 곡률을 최적화기 위해 광학 설계 소프트웨어 프로그램에서 적절한 메리트 함수를 형성함으로써 달성된다. 표들은 글래스들의 조합이 엑시머, Nd:YAG, Nd:YLF, 파이버 및 CO2 레이저들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, UV 로부터 원적외선까지의 범위를 갖는 고 전력 레이저들을 위한 비-열활성화를 달성하도록 구성될 수 있는 것을 나타낸다. The tables show that a perfect match of CTEs comparable to dn / dT cannot be obtained. The thickness and corresponding curvature of the lens elements are variables that can be optimized for optimal non-thermal activation of high power laser optics. This is accomplished by forming the appropriate merit function in the optical design software program to optimize the spacing, lens thickness and curvature to maintain the focus shift at nominal Rayleigh distance values for the lens system. The tables configure the combination of glasses to achieve non-thermal activation for high power lasers ranging from UV to far infrared, including but not limited to excimer, Nd: YAG, Nd: YLF, fiber and CO 2 lasers. Indicates what can be done.

하기의 표는 고 전력 파이버 레이저의 통상적인 파장인 1.075 마이크론으로 광을 포커싱하는, 100㎜ 의 공칭 유효 초점 거리를 갖는 용융 실리카 렌즈를 위한 광학적 조치 및 열 설정을 보여준다. 각각의 온도 변화를 위해 후초점 거리가 제공되고, 공칭 온도로의 초점 쉬프트의 대응하는 차이는 "델타" 값들로서 제공된다. 양의 "델타" 는 렌즈 쪽으로의 초점의 감소를 나타내고, 음의 "델타" 는 렌즈로부터 멀어지는 초점의 증가를 나타낸다.The table below shows the optical measures and thermal settings for a fused silica lens with a nominal effective focal length of 100 mm, focusing light at 1.075 microns, which is a typical wavelength of high power fiber lasers. The postfocal distance is provided for each temperature change, and the corresponding difference in focus shift to nominal temperature is provided as "delta" values. Positive "deltas" indicate a decrease in focus towards the lens and negative "deltas" indicate an increase in focus away from the lens.

Figure pct00010
Figure pct00010

다음 표는 1.075 마이크론에서 용융 실리카 더블릿을 위한 광학적 조치를 보여준다.The following table shows the optical measures for fused silica doublet at 1.075 microns.

Figure pct00011
Figure pct00011

다음 표는 1.075 마이크론으로 파이버 레이저를 포커싱하는 더블릿에 대한 바람직한 실시형태의 조치를 제공한다.The following table provides the preferred embodiment of action for a doublet focusing a fiber laser at 1.075 microns.

Figure pct00012
Figure pct00012

25℃ 내지 125℃ 온도 범위에 걸친 포커스 쉬프트는 오직 약 3 내지 4 마이크론이고, 이는 상기 표에서의 용융 실리카 더블릿보다 47 배 개선된 것이다.The focus shift over the 25 ° C. to 125 ° C. temperature range is only about 3 to 4 microns, which is 47 times improvement over the fused silica doublet in the table above.

N-PSK53A 글래스는 극히 높은 레이저 전력까지 수용할 수 없다. 따라서, 하기의 표는 용융 실리카가 CaF2 와 함께 이용되는 조치를 보여준다.The N-PSK53A glass cannot accommodate extremely high laser power. Thus, the table below shows the measures by which fused silica is used with CaF 2 .

Figure pct00013
Figure pct00013

CaF2 의 존재는 시스템의 초점 거리가 용융 실리카 더블릿과는 대조적으로 음의 부호로 표시되는 것과 같이 53 마이크론 만큼 증가하게 한다. 초점 쉬프트는 종래 기술에 비해 3.5 배 개선되고, 광학기기들은 매우 높은 평균 전력 레벨들로 이용될 수 있다. 도 11 의 스폿 다이어그램은 렌즈 시스템이 가열됨에 따라 스폿의 사이즈가 감소하는 것을 나타낸다. 따라서, 초점 거리가 약간 증가하는 경우에도, 수차 (aberration) 가 추가로 감소되고, 렌즈 시스템의 성능이 개선되며, 따라서 회절이 더 제한된다.The presence of CaF 2 causes the focal length of the system to increase by 53 microns as indicated by a negative sign in contrast to the fused silica doublet. The focus shift is 3.5 times improved over the prior art, and optics can be used with very high average power levels. The spot diagram of FIG. 11 shows that the size of the spot decreases as the lens system is heated. Thus, even when the focal length slightly increases, aberration is further reduced, the performance of the lens system is improved, and therefore diffraction is further limited.

광학 설계의 성능을 추가로 증진시키기 위해, 분리 링은 1.5×10-6/℃ 의 CTE 를 갖는 인바 (Invar) 와 같은 낮은 열팽창 물질로 제작된다. 이러한 링은 각각의 엘리먼트의 외부 직경을 넘는 스플릿 링이며, 스플릿은 글래스의 팽창을 허용한다. 인바 분리 링은 렌즈들로부터 떨어져서 열을 전도하는 수단을 추가한다. 인바 분리기의 양 사이드는 렌즈들에 걸쳐 방사상으로 처음 몇 밀리미터 및 그 둘레 상에 최대 영역 접촉을 위해 렌즈들의 윤곽을 따르도록 추가로 기계 가공된다. 대물렌즈 어셈블리의 메인 하우징은 수냉식 포트들을 갖는 황동 물질로 이루어지며, 실제로 어떤 액체도 렌즈에 접촉하지 않는다. 인바 분리기는 스플릿과 180 도 반대방향에 가스 배기 홀을 가지며, 따라서 깨끗하고 건조한 정화 가스가 광학 엘리먼트들을 추가로 냉각시키는데 이용될 수 있다. 광학기기들은 어셈블리의 최종 표면에 부가되고 제 1 엘리먼트와 마주하는 웨이브 스프링에 의해 고정된다. 어셈블리는 제품이 아닌 레이저쪽으로 확장하도록 허용되고, 이에 수반되는 물질들의 열 팽창으로 인해 초점 쉬프트가 추가로 감소된다.To further enhance the performance of the optical design, the separation ring is made of a low thermal expansion material such as Invar with a CTE of 1.5 × 10 −6 / ° C. This ring is a split ring over the outer diameter of each element, and the split allows for the expansion of the glass. The invar separating ring adds means for conducting heat away from the lenses. Both sides of the Invar separator are further machined to follow the contours of the lenses for maximum area contact on the first few millimeters and their circumference radially across the lenses. The main housing of the objective lens assembly is made of brass material with water-cooled ports and virtually no liquid contacts the lens. The Invar separator has a gas exhaust hole 180 degrees opposite the split, so clean, dry purge gas can be used to further cool the optical elements. Optics are added to the final surface of the assembly and fixed by a wave spring facing the first element. The assembly is allowed to extend toward the laser rather than the product, with the additional focus shift being further reduced due to the thermal expansion of the materials involved.

따라서, 앞서 설명된 목적들과 전술된 설명으로부터 인식되는 목적들은 효과적으로 달성되며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 앞의 구성에서 어떤 변경들이 실행될 수도 있기 때문에, 전술된 설명에 포함되고 첨부된 도면에 도시된 모든 사안들이 예시적인 것으로 해석되고, 제한적인 관점에서 해석되지 않는 것이 보여질 것이다.Accordingly, the objects described above and the objects recognized from the foregoing description are effectively attained, and any changes in the foregoing arrangements may be made without departing from the scope of the present invention and are included in the foregoing description and illustrated in the accompanying drawings. All matters to be addressed will be construed as illustrative, and not as restrictive.

하기의 청구항들은 본 명세서에 설명된 본 발명의 일반적이고 구체적인 특징 모두와 언어상의 문제로서 청구항들 사이에 있는 것으로 보여지는 본 발명의 범위의 모든 서술들을 커버하기 위한 것임이 이해될 것이다. It is to be understood that the following claims are intended to cover all descriptions of the scope of the invention as shown between the general and specific features of the invention described herein and between the claims as language problems.

Claims (7)

고 전력 레이저들을 위한 광학 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법으로서,
고 전력 레이저 빔을 시준하기 위해 양의 dn/dT 렌즈를 제공하고, 상기 양의 dn/dT 렌즈를 상기 고 전력 레이저 빔과 시준 관계로 위치시키는 단계;
상기 고 전력 레이저 빔을 포커싱하기 위한 초점 렌즈 어셈블리를 제공하고, 상기 초점 렌즈 어셈블리를 상기 시준된 레이저 빔과 포커싱 관계로 위치시키는 단계; 및
상기 양의 dn/dT 렌즈의 굴절률에 있어서 열에 의해 유도된 변경을 상쇄시키기 위해 음의 dn/dT 를 갖는 적어도 하나의 렌즈를 상기 초점 렌즈 어셈블리의 일부로서 포함하는 단계를 포함하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
A method of thermally compensating lenses in an optical system for high power lasers,
Providing a positive dn / dT lens for collimating a high power laser beam, and positioning the positive dn / dT lens in a collimating relationship with the high power laser beam;
Providing a focus lens assembly for focusing the high power laser beam, and positioning the focus lens assembly in a focusing relationship with the collimated laser beam; And
Including at least one lens having a negative dn / dT as part of the focal lens assembly to counteract a thermally induced change in refractive index of the positive dn / dT lens. How to compensate.
제 1 항에 있어서,
음의 dn/dT 를 가지는 렌즈들의 그룹으로부터 상기 양의 dn/dT 렌즈의 양의 dn/dT 와 실질적으로 동일한 음의 dn/dT 를 갖는 적어도 하나의 렌즈를 선택하는 단계를 더 포함하며,
이에 따라, 상기 광학 시스템에서 상기 양의 dn/dT 렌즈는 상쇄되는 음의 dn/dT 렌즈와 밸런싱되어 상기 광학 시스템이 넓은 온도 범위에 걸쳐 초점을 유지하도록 하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
The method of claim 1,
Selecting from the group of lenses with negative dn / dT at least one lens having a negative dn / dT substantially equal to the positive dn / dT of the positive dn / dT lens,
Thus, the positive dn / dT lens in the optical system is balanced with the negative dn / dT lens that cancels out so that the optical system maintains focus over a wide temperature range.
제 1 항에 있어서,
상기 시준된 레이저 빔을 일 표면상에 포커싱하기 위한 초점 렌즈 어셈블리에서 상기 양의 dn/dT 렌즈를 용융 실리카 렌즈의 형태로 제공하고 상기 음의 dn/dT 를 가지는 적어도 하나의 렌즈를 N-PSK53A 렌즈의 형태로 제공하는 단계를 더 포함하며,
이에 따라, 상기 N-PSK53A 렌즈는 상기 용융 실리카 렌즈의 열 전력을 보상하여 상기 광학 시스템의 전체 전력이 실질적으로 변경되지 않도록 하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
The method of claim 1,
Providing a positive dn / dT lens in the form of a fused silica lens in a focal lens assembly for focusing the collimated laser beam on one surface and providing at least one lens with the negative dn / dT N-PSK53A lens It further comprises providing in the form of,
Accordingly, the N-PSK53A lens compensates for the thermal power of the fused silica lens such that the total power of the optical system is not substantially changed.
고 전력 레이저들을 위한 시준 광학 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법으로서,
용융 실리카 렌즈와 N-PSK53A 렌즈를 서로 협력하는 관계 및 고 전력 레이저에 의해 방사된 광의 빔과 시준 관계로 위치시킴으로써 상기 시준 광학 시스템을 형성하는 단계를 포함하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
A method of thermally compensating lenses in a collimating optical system for high power lasers,
Forming the collimating optical system by positioning the fused silica lens and the N-PSK53A lens in a cooperating relationship with each other and a collimating relationship with a beam of light emitted by a high power laser.
고 전력 레이저들을 위한 초점 대물 렌즈 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법으로서,
용융 실리카 렌즈와 N-PSK53A 렌즈를 서로 협력하는 관계 및 고 전력 레이저에 의해 방사된 광의 빔과 포커싱 관계로 위치시킴으로써 상기 초점 대물 렌즈 시스템을 형성하는 단계를 포함하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
A method of thermally compensating lenses in a focal objective lens system for high power lasers,
Forming the focal objective lens system by positioning the fused silica lens and the N-PSK53A lens in a cooperating relationship with each other and with a beam of light emitted by a high power laser to form the focal objective lens system.
고 전력 레이저들을 위한 초점 대물 렌즈 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법으로서,
용융 실리카 렌즈와 CaF2, BaF2, LiF2, NaCl 및 KCl 글래스로 형성된 렌즈 그룹으로부터 선택된 렌즈를 서로 협력하는 관계 및 고 전력 레이저에 의해 방사된 광의 빔과 초점 대물 관계로 위치시킴으로써 상기 초점 대물 렌즈 시스템을 형성하는 단계를 포함하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
A method of thermally compensating lenses in a focal objective lens system for high power lasers,
The focal objective lens system is formed by positioning a fused silica lens and a lens selected from a group of lenses formed of CaF2, BaF2, LiF2, NaCl and KCl glasses in a cooperating relationship and a focal objective with a beam of light emitted by a high power laser. And thermally compensating for the lenses.
고 전력 레이저들에 의해 방사된 광의 시준된 빔을 통과시키는 초점 대물 렌즈 시스템에서 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법으로서,
용융 실리카 렌즈와 CaF2, BaF2, LiF2, NaCl 및 KCl 글래스로 형성된 렌즈 그룹으로부터 선택된 렌즈를 서로 협력하는 관계 및 상기 광의 시준된 빔과 포커싱 관계로 위치시킴으로써 상기 초점 대물 렌즈 시스템을 형성하는 단계를 포함하는, 렌즈들을 열적으로 보상하는 방법.
A method of thermally compensating lenses in a focal objective lens system that passes a collimated beam of light emitted by high power lasers,
Forming the focal objective lens system by positioning a fused silica lens and a lens selected from the group of lenses formed of CaF 2, BaF 2, LiF 2, NaCl and KCl glasses in a cooperating relationship and a focusing relationship with the collimated beam of light. How to thermally compensate the lenses.
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